濮阳市一次雷雨大风天气过程分析

2016-12-19王春玲杜丽娅刘晓燕

陕西气象 2016年6期

关键词：雷雨大风中尺度濮阳

王春玲，崔力，杜丽娅，刘平，刘晓燕

(濮阳市气象局，河南濮阳 457000)

濮阳市一次雷雨大风天气过程分析

王春玲，崔力，杜丽娅，刘平，刘晓燕

(濮阳市气象局，河南濮阳 457000)

利用常规天气图，河南省自动站观测资料，濮阳新一代多普勒雷达回波资料，对2014年6月19日14—16时发生在濮阳市北部的一次雷雨大风强对流天气过程进行了综合分析。结果表明：(1)此次雷雨大风过程是由500 hPa河套地区低槽、700 hPa河套低涡及其携带的人字形切变线、850 hPa切变线、地面中尺度辐合线及华北冷空气南扩共同影响造成的。(2)上干冷下暖湿、中低层又有干冷空气的侵入、高空有较强偏西风气流存在的大气层结，为此次强对流天气的发生提供了有利的环境条件。(3)大风发生时雷达回波最强，基本反射率因子图上中心强度达到48 dBz，回波顶高图上最大高度达到13 km以上，径相速度图上表现为γ中尺度气旋式涡旋。

雷雨大风；低槽；人字形切变线；中尺度辐合线；气旋式涡旋

强对流天气是一种严重的灾害性天气，由于发生迅速，强度大，容易形成灾害。对于雷雨大风的研究，许多气象专家从不同的角度进行了分析，得到有意义的结论[1-3]。但由于天气形势及地域的差别，每次天气过程都有不同的特点。利用常规天气图、河南省自动站观测资料，濮阳新一代多普勒雷达回波资料等，对发生在濮阳市的一次雷雨大风天气过程进行综合分析，以期为濮阳市今后强对流天气的预报提供一些参考，更好地为地方经济发展提供气象服务保障。

1 天气概况

2014年6月19日下午到夜间，濮阳市出现了一次雷雨大风天气过程，过程前期是暖区对流性降水，后期是稳定性降水[4]，过程降水量为14.0～66.5 mm，空间分布极不均匀。14：00—16：00，位于濮阳北部的南乐、清丰一带出现了强对流天气，瞬时极大风速达到22.6 m/s(14：45出现在南乐站)，1 h最大降水量为37 mm(15：00—16：00出现在清丰站)。重点分析发生在14：00—16：00的强对流天气。

雷雨发生时，测站气象要素发生突变，南乐站的变化尤为明显。14: 00—15: 00，南乐站气温下降7.4 ℃，相对湿度增加29%，风向由东东南转成西北逆转了155°，平均风速增大了4.4 m/s，14:20开始出现降水，截止15:00，仅40 min降水量达到了30 mm。

2 高空环流形势

强对流天气主要是在中小尺度系统中产生的，但中尺度系统形成的的基本条件是由天气尺度系统提供的[5]。19日08：00，500 hPa天气图(图1a)上，蒙古国中部有一冷涡并不断分裂冷空气南下。河西走廊有一下滑槽，河套东部有一低槽，槽前有一支西南急流从我国西南地区向华北南部输送暖湿气流，河南东北部存在水汽辐合。河西走廊和河南北部分别有冷温度槽存在，并且温度槽落后于高度槽，高度槽后的冷平流促使低槽加深东移，于19日下午到夜间影响濮阳地区。700 hPa天气图(图1b)上，河套北部(东胜)有一304 dagpm的低涡中心，低涡后部河西走廊地区有冷温度槽存在，且与500 hPa温度槽叠加，低涡携带“人”字形切变线，向南的切变线与500 hPa河套东部的低槽对应，濮阳处在“人”字形切变线东南方、308 dagpm线边缘的西南暖湿气流中，有利于对流天气的产生。850 hPa天气图(图略)上，山西南部—陕西南部有一切变线，切变线两侧多数站点t-td≤3 ℃，切变线周围为大范围显著湿区，濮阳处于切变线东南方东南气流中，随着系统的东移，切变线影响了濮阳地区。

细实线为等高线，单位dagpm；虚线为等温线，单位℃；粗实线为槽线；粗双实线为切变线；细双实线箭头为西南急流轴；圆点为南乐站。图1 2014-06-19T08:00 500(a)、700 hPa(b)环流形势

另外，在850和925 hPa天气图上(图略)，华北中南部为宽广的温度脊，温度脊区上方500 hPa天气图上，华北南部有冷温度槽叠加，邢台和郑州探空站850与500 hPa的温度差均为26 ℃，温度差大值区控制河南(上冷下暖)。

3 地面形势

19日08：00地面天气图上(图2a)，贝加尔湖附近的冷高压中心分别向东南方向和偏南方向伸出两个冷高脊,一个高脊是从蒙古国东部伸向华北北部，于19日下午向南伸展并扩散冷空气南下影响华北地区；另一高脊从蒙古国西部伸向河西走廊，其前沿冷锋位于河套东部(110°E附近)，于19日傍晚到夜间影响华北地区。

08：00 地面天气图上还显示，从我国西南地区伸向华北有一东北—西南向的暖倒槽，其北端伸到了华北中北部。受此暖倒槽控制，19日白天濮阳14：00气温高达29 ℃左右，为午后产生强对流天气提供了热力条件[1]。另外，河北中南部—河南西部有一条北东北—南西南向的地面辐合线，濮阳处于辐合线东侧的东东南气流中。14：00(图2b)，华北北部扩散冷空气南下，倒槽东移发展，气旋涡度增大，辐合上升运动增强，辐合线东移至濮阳市西侧，濮阳西北部的南乐站风向开始由东东南风转成了北风，辐合线两侧的气温差达7 ℃左右，t-td≤3 ℃，并伴有雨区，为雷雨大风的产生提供了动力条件和湿度条件。

a.08：00；b.14：00；细实线为等压线，单位为hPa；带锯齿粗实线为冷锋；双实线为辐合线；圆点为南乐站点。图2 2014-06-19地面形势图

河南省自动站观测资料(图略)显示，19日13:30，南乐中部形成一条东北—西南向的中尺度辐合线，其左侧为2 m/s的东北风，右侧为2 m/s的东南风。14:20辐合线左侧的风向由东北向转为西北向。14：40左侧西北风风速明显增大，辐合线有所东南压，14：45—14：55，辐合线左侧的西北风风速达到12～14 m/s，辐合线右侧仍为2 m/s的偏东南风，风速辐合增强；南乐测站14：43—14：46出现了17 m/s以上的西北大风，14：45极大风速达22.6 m/s。14:55之后，随着中尺度辐合线的东移南压，南乐大风逐渐减弱。

4 大气层结分析

雷暴产生的充分必要条件是：大气层结不稳定、水汽、抬升触发机制[1]。T-lnp图是分析大气层结稳定度，预报强对流天气的重要工具。利用雷雨大风发生前近1 h南乐站14: 00的气温和露点温度，使用上海订正探空软件，对19日08:00郑州站的T-lnp图进行订正，得到南乐站14:00探空资料(图3)。从图3可以看出，14：00南乐站的对流有效位能CAPE值为1 409 J/kg，说明湿对流不稳定能量较大；θse(500-850)为-19.45 ℃，表明大气为对流性不稳定层结；K指数为33 ℃，沙氏指数为-1.8 ℃，此时大气层结具备热力不稳定条件。700～625 hPa的t-td≤3 ℃，625～400 hPa的t-td为11～25 ℃，存在上干下湿的不稳定层结；1 000～850 hPa的t-td≤3 ℃，850～700 hPa，t-td≥12 ℃，在两个湿层之间夹了一个干层，说明中低层有明显的干冷空气侵入，这种大气层结有利于对流天气发生。从图3还可以看出，1 000 hPa上存在2 m/s的东东南风(风向120°),925 hPa上为6 m/s的南西南风(风向195°),风向随高度顺转75°，风速增大4 m/s，低层存在明显的暖平流；925～850 hPa,风向随高度逆转了25°，中低层存在弱的冷平流；850～400 hPa风向随高度由南东南转为西南，顺转了70°，暖平流不明显，又因为该层温度露点差值较大、温度又低，说明中层具有干冷的特性；300 hPa及以上为大于20 m/s的西西北高空强风速带，有利于低层辐合上升。可以看出上干冷下暖湿、中低层存在干冷空气侵入、高空有较强偏西风气流存在的大气层结，为此次强对流天气的发生提供了有利的环境条件[2]。

5 雷达资料分析

5.1 基本反射率因子

1.5°仰角基本反射率因子图(图4)上，19日14：01，在河北中南部至河南北部有一条南北向混合云回波带，中心强度为48 dBz，位于河北省魏县中部，此时南乐境内无回波；14：37强回波中心东移到大名县中东部，中心强度仍维持48 dBz，回波带尾部开始影响南乐西部，此时南乐境内的回波最大强度为43 dBz；14: 43回波带强中心位置、强度无明显变化，南乐境内的回波移动到了南乐中部，中心强度维持在43 dBz；14:49南乐的回波中心强度减弱为38 dBz。大风出现前南乐境内的回波较强且稳定维持了大约两个体扫，14:46大风发生后，回波强度减弱，高度降低，范围缩小，对南乐的影响趋于结束。

图3 2014-06-19利用14:00南乐站地面资料订正后的郑州08:00探空图

5.2 径向速度

2.4°仰角的径向速度图(图5)上，14：25河北省南部魏县至河南省北部南乐县的西部有入流区存在，南乐西部的最大入流风速为-12 m/s，出流风速为7 m/s，有辐合区出现；14：31南乐县境内的最大入流风速增大到了-17 m/s；随着辐合区的移动，14：37在南乐西北部，入流中心风速维持为-17 m/s，最大出流速度增大为12 m/s，正、负速度中心相距不足5 km，形成了γ中尺度气旋式涡旋[3]，与此同时，1.5°和3.4°仰角的径向速度图上(图略)也存在γ中尺度气旋式涡旋，说明此涡旋伸展到一定高度；14：43中尺度气旋式涡旋东移南压，开始影响南乐测站，受此涡旋的影响，南乐站于14:46出现了瞬时风速为22.6 m/s的大风天气。此次雷雨大风天气是由中尺度气旋式涡旋造成的，在速度图上一旦发现中层有辐合区出现，应警惕中尺度气旋式涡旋甚至中气旋生成及其所带来的强对流天气。

图4 2014-06-19濮阳多普勒雷达1.5°仰角基本反射率因子图(a.14:37；b.14:43)

图5 2014-06-19濮阳多普勒雷达2.4°仰角径向速度图(a.14:37；b.14:43；□内为涡旋区)

5.3 回波顶高度

从回波顶高度演变图(图6)可以看出，14：19在河北省大名县西部有一块回波顶高度为13 km的回波；14：25回波顶高大值中心南压到大名西南部，并增大到16 km；14：31回波顶高降低到13 km，其前沿(顶高10 km)已经进入南乐西北部；14：37回波东南移动到南乐中北部，回波顶高度达到13.1 km；14：43回波顶高大值中心移至南乐北部，最大回波顶高度达到13.4 km，说明此回波对流发展比较旺盛，受其影响，南乐14:46出现大风天气；14：49回波顶高大值中心东移，南乐大风减弱。强天气发生前，河南南乐北部—河北大名南部维持一回波顶高度超过13 km的对流性回波，且该区域回波顶高度高于周围回波顶高度，说明南乐境内的对流较强，易出现强对流天气。